RU1637530C

RU1637530C - Device to measure transfer currents

Info

Publication number: RU1637530C
Authority: RU
Inventors: А.Л. Абрукин
Original assignee: Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт нефти
Priority date: 1988-12-30
Filing date: 1988-12-30
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: petrochemical and chemical industries. SUBSTANCE: device to measure transfer currents has hydraulic spiral-shaped channel filled with porous medium and placed on magnetic circuit. Channel houses electrodes, meters of potential between electrodes and to electric field. Electric compensation winding is wound on magnetic circuit. Device has systems to supply and monitor rate of flow of fluid. Magnetic circuit is provided with magnetic flux indicator. Fluid is pumped through hydraulic spiral-shaped channel filled with porous medium and parameters of filtration of fluid through porous medium are found. Electromagnetic flux generated in magnetic circuit with emergence of transfer current in channel is registered. Simultaneously reverse electromagnetic flux is created by passing of current over electric winding. Later transfer current is determined by value of electric current necessary for compensation of electromagnetic flux generated by flow fluid. EFFECT: enhanced precision and expanded range of measurement of transfer currents. 2 dwg

Description

Изобретение может быть применено в нефтехимической и химической промышленности. The invention can be applied in the petrochemical and chemical industries.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений токов переноса. The aim of the invention is to improve the accuracy and expansion of the measurement range of the transfer currents.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 - феррозонд. Figure 1 shows the proposed device; figure 2 - fluxgate.

Устройство содержит разъемный магнитопровод из магнитомягкого материала с частями 1-3, cкрепленными держателем 4 из непроводящего магнитный поток материала (силумин, пластмасса), а также индикатор магнитного потока. Индикатор включает полюса 5, 6, цилиндр 7, постоянный магнит 8 и установлен внутри магнитопровода. Магнит 8 вращается в опорах-подшипниках; к нему прикреплен стрелочный указатель 9 поворота с противодействующей пружиной 10 и шкалой 11 индикатора магнитного потока. The device contains a detachable magnetic core made of soft magnetic material with parts 1-3, secured by a holder 4 of non-conductive magnetic flux material (silumin, plastic), as well as a magnetic flux indicator. The indicator includes poles 5, 6, cylinder 7, a permanent magnet 8 and is installed inside the magnetic circuit. Magnet 8 rotates in the bearings; attached to it is an arrow direction indicator 9 with an opposing spring 10 and a scale 11 of the magnetic flux indicator.

На магнитопровод навит гидравлический спиралеобразный канал 12 из изоляционного материала, заполненный пористой средой, например кварцевым песком, стекловолокном или измельченной породой, из которой состоит пласт. Внутри гидравлического спиралеобразного канала 12, на его концах, установлены электроды 13, 14 с выводами 15, 16 для измерения потенциала течения, осуществляемого с помощью измерителя потенциала (на чертеже не показан). Канал 12 присоединен к регулятору 17 расхода жидкости и контроля ее расхода. Устройство имеет присоединительные входной и выходной фланцы 18 и 19 гидравлического спиралеобразного канала 12. На магнитопроводе также размещена спиралеобразная электрическая компенсационная обмотка 20 с выводами 21, 22, навитая параллельно каналу 12 на магнитопровод. A hydraulic spiral channel 12 of insulating material is wound onto the magnetic circuit, filled with a porous medium, for example, quartz sand, fiberglass, or crushed rock, which the formation consists of. Inside the hydraulic spiral channel 12, at its ends, electrodes 13, 14 with leads 15, 16 are installed to measure the potential of the flow carried out using a potential meter (not shown). Channel 12 is connected to the regulator 17 of the fluid flow and control its flow. The device has connecting input and output flanges 18 and 19 of the hydraulic spiral channel 12. On the magnetic circuit there is also a spiral electric compensation winding 20 with leads 21, 22, wound parallel to channel 12 on the magnetic circuit.

К выводам 21, 22 обмотки присоединен стандартный регулируемый стабилизированный источник 23 электрического тока с измерителем величины тока (на чертеже не показан). To the terminals 21, 22 of the winding is connected a standard adjustable stabilized source 23 of electric current with a current meter (not shown).

В том случае, когда измеряемый ток переноса мал и чувствительность индикатора недостаточна, вместо индикатора магнитного потока устанавливают феррозонд (фиг.2), размещаемый между частями 2, 3 магнитопровода по линиям стыковки а-а, б-б. In the case when the measured transfer current is small and the sensitivity of the indicator is insufficient, instead of a magnetic flux indicator, a flux probe is installed (Fig. 2), placed between parts 2, 3 of the magnetic circuit along the connecting lines aa, bb.

Феррозонд содержит магнитопровод 24 с первичной обмоткой 25, состоящей из двух последовательно включенных катушек, и вторичной обмоткой 26. Выводы 27, 28 первичной обмотки 25 присоединены к источнику переменного тока, имеющему частоту ω. Выходной сигнал феррозонда удвоенной частоты 2 ω измеряется вольтметром переменного тока (на чертеже не показан), присоединяемым к зажимам 29, 30 вторичной обмотки 26. The flux gate contains a magnetic circuit 24 with a primary winding 25, consisting of two series-connected coils, and a secondary winding 26. Terminals 27, 28 of the primary winding 25 are connected to an AC source having a frequency ω. The output signal of a double-frequency flux-gate 2 ω is measured by an alternating current voltmeter (not shown in the drawing) connected to the terminals 29, 30 of the secondary winding 26.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Через фланец 18 в гидравлический спиралеобразный канал 12, заполненный пористой средой, прокачивают жидкость, взаимодействие которой с пористой средой вызывает появление тока переноса и одновременно появление между электродами 13 и 14 разности потенциалов, измеряемой известным способом с помощью измерителя потенциалов. Появление в гидравлическом канале тока переноса сопровождается появлением в замкнутой цепи магнитопровода магнитного потока. Этот магнитный поток, взаимодействуя с магнитным полем индикатора магнитного потока, вызывает поворот магнита 8 на угол, величина которого зависит от величины измеряемого тока переноса. Угол поворота отмечается указателем 9 на шкале 11. Далее определяют электрокинетические параметры фильтрации жидкости через пористую среду. Так, для измерения тока переноса с помощью регулируемого источника 23 создается в обмотке 20 компенсационный электрический ток, вызывающий магнитный поток встречного направления по отношению к магнитному потоку, порожденному током переноса при протекании его в гидравлическом канале 12. Величину электрического тока регулируемого источника 23 устанавливают такой, чтобы достичь равенства магнитных потоков, порожденных током переноса и электрическим током, протекающим в обмотке 20. Момент равенства определяется по указателю 9 индикатора величины магнитного потока, который поворачивается и занимает первоначальное положение, отмеченное на шкале 11 до начала течения жидкости в гидравлическом канале 12. В этот момент достигается равенство ампервитков тока переноса i_n, создаваемого гидравлическим каналом 12, и электрического компенсационного тока i_k при протекании его в обмотке 20, т.е.A liquid is pumped through a flange 18 into a hydraulic spiral-shaped channel 12 filled with a porous medium, the interaction of which with the porous medium causes the appearance of a transfer current and at the same time the appearance of a potential difference between the electrodes 13 and 14, measured by a potential meter in a known manner. The appearance of the transfer current in the hydraulic channel is accompanied by the appearance of a magnetic flux in the closed circuit of the magnetic circuit. This magnetic flux, interacting with the magnetic field of the magnetic flux indicator, causes the magnet 8 to rotate by an angle, the magnitude of which depends on the magnitude of the measured transfer current. The rotation angle is indicated by a pointer 9 on a scale of 11. Next, the electrokinetic parameters of the fluid filtration through the porous medium are determined. So, to measure the transfer current using an adjustable source 23, a compensating electric current is generated in the winding 20, causing a magnetic flux in the opposite direction with respect to the magnetic flux generated by the transfer current when it flows in the hydraulic channel 12. The magnitude of the electric current of the regulated source 23 is set to in order to achieve equality of the magnetic fluxes generated by the transfer current and the electric current flowing in the winding 20. The moment of equality is determined by pointer 9 of the indicator led the magnitude of the magnetic flux, which rotates and takes its initial position, marked on a scale 11 before the beginning of the fluid flow in the hydraulic channel 12. At this moment, the equality of the transfer currents i _n created by the hydraulic channel 12 and the electrical compensation current i _k when it flows through winding 20, i.e.

i_kw_k = i_nw_r где w_k и w_r - соответственно число витков электрической компенсационной обмотки 20 и витков гидравлического канала 12.i _k w _k = i _n w _r where w _k and w _r are the number of turns of the electrical compensation winding 20 and turns of the hydraulic channel 12, respectively.

Отсюда можно определить значение тока переноса:
i_п= i_кK; K =

(1)
Коэффициент К является константой устройства.From here you can determine the value of the transfer current:
i _p = i _to K; K =

(1)
The coefficient K is a constant of the device.

При очень малых величинах тока переноса целесообразно использовать вместо индикатора магнитного потока, показанного на фиг.1, феррозонд, схема которого приведена на фиг.2. В этом случае устройство работает аналогичным образом. Разница заключается в том, что при появлении магнитного потока в магнитопроводе (полюс 5, магнитопровод 24, полюс 6), вызванного током переноса в гидравлическом канале 12, в цепи вторичной обмотки 26 феррозонда появляется составляющая выходного сигнала удвоенной частоты 2 ω, частота и напряжение которой, измеряемые на зажимах 29, 30 стандартными приборами (вольтметром и частотомером), пропорциональны величине питающего напряжения, подведенного к выводам 27, 28 первичной обмотки 25 феррозонда, и величине магнитного потока в магнитопроводе 24. Величина тока переноса определяется по величине электрического компенсационного тока в обмотке 20 при условии равенства сигнала по частоте на зажимах 29, 30 вторичной обмотки 26 сигналу при отсутствии потока в гидравлическом канале 12. В этом случае способ определения тока переноса соответствует описанному выше и этот ток подсчитывается по формуле (1). At very small values of the transfer current, it is advisable to use instead of the magnetic flux indicator shown in Fig. 1, a flux-gate, the circuit of which is shown in Fig. 2. In this case, the device works in a similar way. The difference is that when a magnetic flux appears in the magnetic circuit (pole 5, magnetic circuit 24, pole 6) caused by a transfer current in the hydraulic channel 12, a component of the output signal of the doubled frequency 2 ω appears in the secondary circuit of the flux gate 26, the frequency and voltage of which measured on clamps 29, 30 with standard instruments (voltmeter and frequency meter) are proportional to the magnitude of the supply voltage supplied to the terminals 27, 28 of the primary winding 25 of the flux gate and the magnitude of the magnetic flux in the magnetic circuit 24. Values and the transfer current is determined by the value of the electric compensation current in the winding 20, provided that the signal is equal in frequency at the terminals 29, 30 of the secondary winding 26 to the signal in the absence of flow in the hydraulic channel 12. In this case, the method for determining the transfer current corresponds to that described above and this current is calculated by formula (1).

Claims

DEVICE FOR MEASURING TRANSFER CURRENTS, containing a hydraulic channel made of insulating material filled with a porous medium, electrodes placed in the channel, potential meters between electrodes and electric current, systems for supplying and monitoring liquid flow, characterized in that, in order to increase accuracy and extend the measurement range transfer currents, it is equipped with a magnetic circuit with an indicator of magnetic flux, onto which a spiral-shaped hydraulic channel is wound, and parallel to the latter, on a magnetic circuit of sleep wound An electric coil is used by the source and current meter to compensate for the electromagnetic flux that occurs when the transfer current appears in the hydraulic channel.